专利名称：测井系统电压电流程控显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测井系统电压电流程控显示装置，更详细地说，涉及地球物理测井系统中的地面部分，用于电压电流升压、控制、測量和显示。
背景技术：
测井贯穿于油气藏勘探与开发的全过程，测井资料为认识油气藏的地质特征和储层、产层性质，划分油、气、水层和水淹层，油水井生产动态及其井的技术状况，为计算油气储量或剰余可采储量，制定和调整开发方案，采取增产措施、延长油水井使用寿命和提高采收率等提供依据。多年来，我国使用的中低端成套成像测井装备依赖国外进ロ，目前，这些购买的设备已经严重老化，迫切需要更新换代，例如，2009年末成像装备已达122台套，现有的80% 进ロ成像装备需要进ー步升级。此外，国外公司对高端测井装备严密封锁，只提供高端测井服务，不销售高端测井装备。近几年，只有哈里伯顿公司仍向中国销售中低端的成像测井装备，但是产品使用和服务区域受到严格的限制，不能与设备的制造公司在服务市场上形成竞争局面。因此，国内高端测井装备的市场需求持续放大。现有的测井系统地面部分中的供电系统，采用电源输入到升压变压器，再到调压变压器，最后输出到测井电缆上。这种传统方式，电源效率低，采用模拟手动控制方式，设备体积大，重量大，不利于系统的小型化和模块化。
发明内容
本发明是基于上述现有技术中存在的问题点而提出的，其目的在于提供一种测井系统电压电流程控显示装置，能够在显示界面上显示出用户所关心的电压和电流、频率等信息，并能够配合其它硬件设备实现可靠的保护功能。本发明的ー个方面涉及ー种测井系统程控电源的控制箱，对程控电源的输出电力进行控制，包括液晶触摸屏、主控装置PC104、以及数据采集板，其中所述数据采集板包括信号转换板、单片机、电流和电压传感器，并通过串ロ COM4与主控装置PC104进行通信；所述触摸屏显示程控电源的信息，井根据该信息进行手动和自动电压调节的选择切換；所述主控装置PC104通过以太网与测井主机进行交互，接收来自测井主机的指令信号后与所述程控电源和所述数据采集板进行通信，以进行加电控制和电压电流的数据采集，从而调整输出电压幅度；通过手动操作的旋钮直接控制所述程控电源的模拟输入端来进行所述手动电压调节。在上述测井系统程控电源的控制箱中，所述液晶触摸屏安装有嵌入式XP，以进行人机交互。在上述测井系统程控电源的控制箱中，所述液晶触摸屏显示如下信息，该信息包括所述程控电源的状态、电压电流信息、强制设置保护电压和电流信息、测井前的测井仪
器信息。
在上述测井系统程控电源的控制箱中，所述程控电源包括2路交流电源和I路直流电源；每路交流电源具有ー个程控继电器开关，接收测井主机的控制指令进行加电和关电的控制。本发明的另一方面涉及ー种测井系统电压电流程控显示装置，包括如上所述的程控电源的控制箱；和电压调整装置，具有升压模块，将所述程控电源输出的电压进行升压并直接输出到测井电缆上。在上述测井系统电压电流程控显示装置中，所述升压模块的主交变压器的输出分为两组，每组带有1/3抽头，1/2抽头以及2/3抽头，辅交变压器的输出为ー组，带有1/2抽头。在上述测井系统电压电流程控显示装置中，所述升压模块的主交变压器并联连接，升压比为250 :700，功率为600W，工作频率为50 400Hz ;所述升压模块的辅交变压器串联连接，升压比为250 :350，功率为1200W，工作频率为50 400Hz。
发明效果
本发明通过采用上述结构，实现了电源箱的智能化，通过大屏幕的触摸操作，提供用于方便直观的人机交互，通过易于手动操作的旋钮直接控制程控电源(elgar电源)的模拟输入端，可以实现对程控电源输出的直接控制，无需象以往那样，需要在电源箱上进行复杂的按键操作，其更具有可操作性。
图I示出本发明的测井系统电压电流程控显示装置的结构图。
具体实施例方式本电压电流程控显示装置是集测量与控制一体的供测井仪器系统专用的交流电压电源箱。如附图I所示，本发明的测井系统电压电流程控显示装置，包括控制箱和程控电源，该控制箱具有根据服务项目的不同，显示不同界面的触摸屏；触摸屏控制器；逆变器；通过以太网与测井主机进行交互，进行加电控制和电压电流的数据采集的主控装置PC104 ;以及数据采集板，包括信号转换板、单片机、电流和电压传感器等，通过串ロ COM4与主控装置PC104进行通信。在本实施方式中，由嵌入式硬件系统和触摸屏构成显示装置，其中系统采用XPE操作系统，将目前关于电源的算法和显示全部移植到硬件系统中，实现集中控制。其优点是硬件可靠性高，不容易死机、运行程序少，不会出现资源紧张情況。以往，显示通常采用数码管进行，显示界面较单一，不同服务项目无法同时兼顾。而本发明的控制箱中使用了触摸屏，能够根据服务项目的不同，显示不同的界面，尤其解决了主机不能长期显示电源信息的缺点，由于触摸屏自身的特性，減少了硬件按钮的设计，简化了电源箱设计。在本实施方式中，主控装置PC104的显示由ー块6. 4寸的液晶屏实现，其可以显示主交井下缆头电压和电流，辅交地面电压和电流，工作频率，保护电压，保护电流，保护功率等电源监控信息，上述电源监控信息和测井主机的命令通过以太网同通过该主控装置PC104进行数据交換，该主控装置PC104实时地与数据采集板中的单片机通过RS232进行通ィ目。
在本实施方式中，由于设置了触摸屏，通过大屏幕的触摸操作，提供用于方便直观的人机交互，实现了电源箱的智能化。其中，系统由两部分实现，良好的人机界面和外界通讯能力由嵌入式系统实现，底层的电源的通断、允许、測量、继电器切換、自动电缆测量的底层硬件支持，由可靠性高的单片机实现。嵌入式系统选用嵌入式XP，易于编程，方便界面设计和算法移植。另外，手动功能由易于操控的旋钮来实现手动电压调节功能，该旋钮直接控制程控电源的模拟输入端，可以实现对程控电源输出的直接控制，去除掉所有使用程控电源箱上的按键操作。当测井开始前，测井工程师启动电源箱和测井PC机后，测井工程师启动位于PC机上的测井加电程序，PC机将通过以太网发送命令给电源箱上的主控装置PC104，主控装置PC104接收命令后将与程控电源和控制箱中数据采集板上的微处理器进行通讯以完成加电控制和电压电流的数据采集。程控电源输出的电压，经过电源箱中的升压变压器升压后，直接输出到测井电缆上，減少了调压变压器环节，提升了效率，另外，通过控制箱中的主控装置PC104控制程控电源，达到调整输出电压幅度的目的。
在本实施方式中，主交升压变压器的功率为600瓦，辅交升压变压器的功率为800^1000瓦，程控电源包括2个1000瓦的程控电源和I个直流电源，在主控装置PC104运行程控软件，支持独立程控和通过以太网ロ程控。当测定Leap800系统和Excell2000系统时，都是由PSP控制电源。直流电源通过网络控制，其输出通过缆芯分配切換到射孔取芯、生产测井或电源箱。通过本电压电流程控显示装置，实现所有测井服务项目所需要的电源管理功能，包括2路交流电源和I路直流电源，从而可以实现井下仪器供电的自动化，包括自动测量电缆长度、保护电压和电流根据仪器串自动调节、手动和自动供电可以通过大触摸屏进行选择。另外，通过以太网同测井主机进行交互，反馈当前电源的状态、电压电流情況、强制设置保护电压和电流、在测井前提供电源系统当前的测井仪器串信息等。再者，本装置的箱体电路模块的结构如下
I.升压模块
(I)地面供电功率分析
主交电压，井下缆头需要250V/60hz，按照传输模式计算，在不超过2A的情况下，电缆损耗不超过300V，由此，地面电压不会超过550V，实际使用中电流小于1A，地面电压小于400V输出，故主交压器的功率小于400W。辅交电压，在使用RFT仪器时，具有最大的功率输入。峰值井下电压可以达到400V/1. 6A，地面电压可以达到400+1. 6X153. 3 = 645V,其峰值功率小于1200W。(2)变压器结构
主交变压器输出分为两组，每组带有1/3抽头，1/2抽头，2/3抽头。辅交变压器输出为ー组，带有1/2抽头。主交并联使用 升压比250 :700 功率，600W
工作频率50 400HZ辅交串联使用 升压比250 :350 功率，600WX2 工作频率50 400HZ
(3)功能
①实现LEAP800主供电的升压功能，将输入电源的电压从250V调整到700V，功率为600W。②实现LEAP800辅助供电的升压需求，将输入电源的电压从250V调整到700V，功率为1200W。③主交和辅交都有手动供电功能，手动供电由电位器来调整程控电源的模拟控制端来实现，而手动或者自动的选择可以通过地面测井软件的按钮操作进行选择。
(4)安全控制
每路交流电源具有ー个程序控制的继电器开关，该继电器开关受地面测井软件的加电、关电令控制；地面测井软件将加电、关电命令通过局域以太网发送到控制箱内的主控装置PC104，主控装置PC104再将该命令转发给MCU，最后由MCU来控制继电器的导通与关断。2.电压电流测量
通过交流电压和电流互感器，对主交和辅交信号进行变换，然后通过MCU控制16位的AD，对电源升压后的电压和电流进行高速交流采样，然后通过MCU软件算法将主交和辅交的频率分量进行分离，得到有效的电压和电流。另外，本装置采用了如下软件
测井系统供电软件由控制箱内负责数据采集的MCU固件、负责控制显示与通讯的PC104供电软件以及地面测井软件中的加电模块三部分组成。I. MCU 固件
数据采集电路板用于对主交、辅交电源手动加电电压调节旋钮信号、井下缆头电压等信号进行采集和处理，并且数据采集电路板采集和处理后的信号通过串ロ传送到PC104嵌入式模块供显示和控制。2. PC104 软件
PC104嵌入式模块作为ー个外购部件应用到电源箱中，安装有一个精简版的微软XPE系统，加电软件运行其上，其主要完成显示、控制和通信功能；
通过串ロ COM4与数据采集电路板进行通信，向其获取主交、辅交电源输出的电压、电流值、井下缆头电压值、手动加电调节旋钮输出值以及继电器的状态等信息，同时，通过该串ロ向MCU发送继电器通断命令以许可主交、辅交电源的输出；
通过COMl与主交程控电源面板，通过COM2与辅交程控电源面板进行通信，对程控电源进行參数设置和数据读取；
通过以太网接ロ与地面测井计算机进行通信，接收地面测井计算机的加电断电命令，将供电參数及状态传送到地面测井计算机；
本发明采用上述结构，可实现如下技术效果 实现主供电的升压功能，将输入电源的电压从250V调整到550V，从而满足井下仪器的供电需求；实现辅助供电的升压需求，将输入电源的电压从250V调整到600V ；
主供电的功率达到1000W，最大可以输出I. 9A电流；
辅助供电的功率达到1000W，最大达到I. 5A的电流；
主供电和辅助供电具有多级开关控制，包括手动开关、继电器开关；
具有精确的测量系统，可以测量升压后的主交和辅交的电压和电流情况，同时可以测量辅交的频率，用于区分开主交和辅交的频率；
具有程序控制主交和输入电源的功能(elgar电压)；
具有手动调整主交和辅交的功能；
具有良好的界面信息，可以显示测量的电压和电流情况；
具有良好的人机交互能力，便于用于查看。以上所述仅为本发明的示例性实施例，而不是用于限定本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种测井系统程控电源的控制箱，对程控电源的输出电力进行控制，其特征在干， 包括液晶触摸屏、主控装置PC104、以及数据采集板，其中 所述数据采集板包括信号转换板、单片机、电流和电压传感器，并通过串ロ COM4与主控装置PC104进行通信； 所述液晶触摸屏显示程控电源的信息，根据该信息进行手动和自动电压调节的选择切换； 所述主控装置PC104通过以太网与测井主机进行交互，接收来自测井主机的指令信号后与所述程控电源和所述数据采集板进行通信，以进行加电控制和电压电流的数据采集，从而调整输出电压幅度； 通过手动操作的旋钮直接控制所述程控电源的模拟输入端来进行所述手动电压调节。
2.如权利要求I所述的测井系统程控电源的控制箱，其特征在干， 所述液晶触摸屏安装有嵌入式XP，以进行人机交互。
3.如权利要求I或2所述的测井系统程控电源的控制箱，其特征在干， 所述液晶触摸屏显示如下信息，该信息包括所述程控电源的状态、电压电流信息、强制设置保护电压和电流信息、测井前的测井仪器信息。
4.如权利要求I或2所述的测井系统程控电源的控制箱，其特征在干， 所述程控电源包括2路交流电源和I路直流电源。
5.如权利要求4所述的测井系统程控电源的控制箱，其特征在干， 每路交流电源具有ー个程控继电器开关，接收测井主机的控制指令进行加电和关电的控制。
6.一种测井系统电压电流程控显示装置，其特征在于，包括 如权利要求I 5所述的测井系统程控电源的控制箱；和 电压调整装置，具有升压模块，将所述程控电源输出的电压进行升压并直接输出到测井电缆上。
7.如权利要求6所述的测井系统电压电流程控显示装置，其特征在干， 所述升压模块的主交变压器的输出分为两组，每组带有1/3抽头，1/2抽头以及2/3抽头，辅交变压器的输出为ー组，带有1/2抽头。
8.如权利要求6所述的测井系统电压电流程控显示装置，其特征在干， 所述升压模块的主交变压器并联连接，升压比为250 :700，功率为600W，工作频率为.50 400Hz ； 所述升压模块的辅交变压器串联连接，升压比为250 :350，功率为1200W，工作频率为.50 400Hz ο
9.如权利要求6 8中任意一项所述的测井系统电压电流程控显示装置，其特征在干， 所述主控装置PC104与单片机经RS232进行实时通信。
10.一种测井系统供电装置，其特征在于，包括 加电模块； 主控装置供电模块，用于完成主控装置的显示、控制和通信；和 MCU模块，进行数据采集并传送到主控装置以进行显示和控制。
全文摘要
本发明涉及一种测井系统电压电流程控显示装置，包括程控电源的控制箱和电压调整装置，该程控电源的控制箱具有数据采集板；液晶显示屏，显示程控电源的信息，根据该信息进行手动和自动电压调节的选择切换；和主控装置PC104，通过以太网与测井主机进行交互，接收来自测井主机的指令信号后与所述程控电源和数据采集板进行通信，以进行加电控制和电压电流的数据采集，从而调整输出电压幅度；通过手动操作的旋钮直接控制所述程控电源的模拟输入端来进行所述手动电压调节；所述电压调整装置具有升压模块，将所述程控电源输出的电压进行升压并直接输出到测井电缆上。通过采用上述结构，实现了电源箱的智能化。
文档编号E21B47/002GK102678101SQ201110064429
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者岳宏图, 戴光明, 肖加奇, 裴彬彬, 赵帅, 陈仕学, 陈文轩 申请人:中国石油集团长城钻探工程有限公司